[发明专利]一种利用光刺激响应物质修饰形状记忆聚合物进行表面浸润性调控的方法

摘要

一种利用光刺激响应物质修饰形状记忆聚合物进行表面浸润性调控的方法，涉及一种对材料的表面实现浸润性调控的方法。所述方法步骤如下：(1)使用光刻法对硅片进行刻蚀；(2)利用PDMS对硅片进行赋形；(3)利用PDMS进行形状记忆环氧树脂微阵列的赋形；(4)制备CF3AZO；(5)形状记忆环氧树脂微阵列表面接枝CF3AZO；(6)利用(5)制得的样品进行表面浸润性调控。本发明的优点是首次将表面微观结构调控与表面光响应分子相结合，通过物理调控和化学调控协同作用，首次实现了同一表面的浸润性从超亲水到超疏水的可控转化，得到的材料可用于智能器件，如药物精确释放、化学阀门等，是一种全新的响应表面制备技术。

主权项

一种利用光刺激响应物质修饰形状记忆聚合物进行表面浸润性调控的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤一：使用光刻法对硅片进行刻蚀，使硅片表面呈现出不同的阵列，刻蚀的硅片的阵列的长×宽为10μm×10μm，阵列间距为5μm‑30μm，阵列高度为10‑30μm；步骤二：利用聚二甲基硅氧烷对硅片进行赋形，硅橡胶与固化剂的质量比为90‑150:10，固化温度为65‑100℃，固化后脱模，得到与硅片阵列相反的PDMS模板；步骤三：利用PDMS模板进行形状记忆环氧树脂微阵列的赋形，使用环氧树脂和固化剂，并按照质量比为0.01～0.017:1的比例配胶，在60‑120℃之间固化10‑24h，脱模，得到形状记忆环氧树脂微阵列；步骤四：CF3AZO单体的制备：将60‑90mmol的4‑(三氟甲氧基)苯胺在30℃‑60℃条件下溶解在10‑40mL浓硫酸和0‑40mL水的混合液中，自然冷却至室温后，在0‑5℃温度下，滴入溶解在0‑50mL水中的5‑10g亚硝酸钠，进行重氮化反应；之后，将上述得到的溶液在0‑5℃条件下滴加到溶有5‑10g苯酚，1‑5g氢氧化钠，30‑60g碳酸钠的200‑350mL水中进行耦合，有黄橙色的沉淀物析出，干燥，使用正己烷重结晶，得到4‑羟基‑4’‑三氟甲氧基偶氮苯；将15‑25mmol的4‑羟基‑4’‑三氟甲氧基偶氮苯和35‑55mmol的氢氧化钾置于100‑200mL的无水乙醇中，加入15‑30mmol的6‑溴己酸，混合物65℃‑80℃回流反应4‑9h，冷却到室温之后，通过过滤除去无机盐类；滤液用醋酸酸化，混合液回流10‑50min；真空除去溶剂，加入100‑300ml氯仿；有机层用水洗涤3‑5次，并用硫酸钠干燥；使用甲基氰重结晶得到黄色晶体CF3AZO；步骤五：形状记忆环氧树脂微阵列表面接枝CF3AZO：将步骤二得到的形状记忆环氧树脂微阵列使用500‑2000W的O2等离子体处理2‑10min，使其表面活化，引入羟基基团，对活化后的形状记忆环氧树脂微阵列进行氨基化处理，即将其加入含有2‑8％v/v的(3‑氨基丙基)三乙氧基硅烷的质量分数为95％的乙醇溶液中，1‑3h后，用大量的乙醇洗涤，除去表面未反应的物质，使用氮气将表面吹干，然后置于含有0.5‑2mM的CF3AZO和5‑15mM的1‑(3‑二甲基氨丙基)‑3‑乙基碳二亚胺盐酸盐中，在密封瓶中反应，室温环境下，轻轻晃动5‑15h，之后将基底从溶液中取出，依次用乙醇和水洗涤，除去多余的偶氮苯，真空干燥0.5‑2h；步骤六：利用步骤五得到的样品进行表面浸润性的调控：当形状记忆环氧树脂微阵列处于原始的直立状态时，在紫外光照射之后，形状记忆环氧树脂微阵列表面呈现超亲水状态，在可见光照射之后，形状记忆环氧树脂微阵列表面呈现超疏水状态；当形状记忆环氧树脂微阵列被压倒时，在紫外光照射之后，形状记忆环氧树脂微阵列表面呈现亲水状态，在可见光照射之后，形状记忆环氧树脂微阵列表面呈现疏水状态，对形状记忆环氧树脂微阵列进行加热，使温度高于环氧树脂玻璃化转变温度，形状记忆环氧树脂微阵列回复到原来的直立状态，而对于加热阵列回复的不同程度，形状记忆环氧树脂微阵列表面在不同波长的光照处理下同一表面能够呈现超亲水到亲水，超疏水到疏水之间的任意调控。